Présentation
RÉSUMÉ
Il existe de nombreux critères qui peuvent guider le choix d’une technologie d’antenne. Ce choix, en premier lieu dicté par la forme du rayonnement souhaité, conditionne très rapidement le type d’antenne candidate à la fonction recherchée. D’autres critères comme la taille de l’antenne ou le mode d’alimentation viennent compléter les contraintes et focaliser le choix du concepteur sur la technologie pertinente. Cet article présente de façon progressive et croissante en termes de tailles d’antennes, un panorama des solutions technologiques disponibles.
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There are many criteria that direct the choice of one antenna technology rather than another. This choice, primarily dictated by the shape of the desired radiation pattern, very quickly determines the type of candidate antenna for the desired function. Other criteria such as the size of the antenna or the feeding mode complete the constraints and guide the designer's choice toward the most appropriate technology. This article gives an overview of the technological solutions available for progressively larger antenna sizes.
Auteur(s)
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Joseph ROGER : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure des Télécommunications - Ancien Responsable du Service Antennes des Radars de surface à THOMSON-CSF
INTRODUCTION
Dans cet article consacré aux types d’antennes, on va considérer trois caractéristiques : la fonction première de l’antenne, la nature du diagramme et son mode de déplacement.
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Fonction première de l’antenne. Certaines antennes émettent seulement la puissance fournie par un émetteur situé en amont et indépendant de l’antenne. D’autres n’assurent qu’une fonction de captation de puissance radioélectrique au bénéfice d’un système d’amplification et de traitement situé en aval de l’antenne. D’autres assurent simultanément ou successivement les deux fonctions. D’autres, les antennes à modules actifs, intègrent dans l’antenne des fonctions d’amplification du signal reçu ou du signal à émettre. D’autres, les antennes à formation de faisceau par le calcul (FFC), numérisent le signal reçu aux différents points de l’ouverture et à l’aide de processeurs et d’algorithmes forment les faisceaux, en temps réel, les mieux adaptés à la mission.
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Nature du diagramme. À côté des diagrammes classiques, comme le faisceau étroit et de révolution (pencil beam) fourni par une parabole ronde ou comme le diagramme omnidirectionnel en gisement fourni par un dipôle vertical, des diagrammes moins simples sont parfois nécessaires, par exemple :
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les diagrammes « différence » ou « écart » lorsqu’il faut optimiser les capacités de mesure angulaire ;
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le diagramme cosécanté lorsque le domaine utile est rectangulaire dans un plan vertical ;
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le diagramme adaptatif qui crée des zéros de rayonnement dans les directions des brouilleurs extérieurs ;
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etc.
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Mode de déplacement du diagramme. Souvent l’antenne est fixe, mais, pour certaines applications, le faisceau doit être déplacé dans le domaine utile. À côté de la solution triviale qui consiste à déplacer l’antenne et donc le faisceau mécaniquement (support tournant, par exemple), il existe d’autres solutions, comme le balayage électronique ou le multifaisceau (on réalise plusieurs faisceaux simultanés dans le domaine à analyser). Dans certaines applications, ce sont des solutions mixtes qui conviennent (balayage électronique et rotation mécanique par exemple).
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On va passer en revue brièvement les divers types en donnant pour chacun :
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une définition et un schéma ;
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des exemples d’application ;
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les caractéristiques principales ;
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les difficultés particulières liées à ce type.
Nota :l’article « Antennes » fait l’objet de plusieurs fascicules :
— E 3 280 Bases et principes ;
— E 3 282 Différents types ;
— E 3 284 Différentes techniques ;
— E 3 286 Applications. Calculs. Mesures ;
— E 3 288 Éléments connexes.
Les sujets ne sont pas indépendants les uns des autres. Le lecteur devra assez souvent se reporter aux autres fascicules.
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MOTS-CLÉS
électromagnétisme radar télécommunications antenne filaire antenne à ouverture rayonnante transformée de Fourier
KEYWORDS
electromagnetism | radar | telecommunications | linear antenna | radiating aperture antenna | Fourier transform
VERSIONS
- Version courante de août 2018 par Xavier BEGAUD
DOI (Digital Object Identifier)
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Présentation
Antenne multifréquence6. Antenne multipolarisation
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Définition
Cette antenne fournit, simultanément, à la même fréquence et dans la même direction deux faisceaux dans deux polarisations orthogonales.
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Représentation
Elle est donnée figure 16.
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Exemples d’application
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Les antennes de contrôle de trafic aérien ont parfois à la réception deux diagrammes en polarisation circulaire orthogonale. L’un des diagrammes permet de détecter les cibles et l’autre les nuages (voie « nuage »).
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Par la polarisation, on peut discriminer la nature du sol, aussi, les antennes des radars d’imagerie ont deux diagrammes en polarisation orthogonale (généralement rectilignes).
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Certaines antennes de satellites de télécommunication utilisent deux faisceaux en polarisation croisée pour doubler la capacité de transmission (« réutilisation de fréquence »).
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Caractéristiques principales
Une importante caractéristique, dans ce type d’applications, est la pureté de la polarisation de chacun des diagrammes. Elle est définie par le niveau de polarisation croisée rayonnée (ou reçue) relativement au niveau de polarisation nominale.
Des niveaux de – 20 dB sont généralement acceptables pour les deux premières applications évoquées, tandis que pour les applications de réutilisation de fréquence des niveaux de – 30 à – 40 dB sont nécessaires.
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Difficultés
Pour obtenir ces performances, chacun des nombreux éléments de toute la chaîne d’émission ou de réception doit être conçu et réalisé pour qu’il introduise le moins de polarisation croisée possible. Les principaux éléments étant, par exemple, pour une antenne à réflecteur :
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le ou les réflecteurs ;
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la source primaire ;
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le séparateur de polarisation ;
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et, dans certains cas, la ligne hyperfréquence bipolarisation, avec coudes, joint tournant, filtres de fréquence... qui sépare la source primaire du séparateur de polarisation.
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